Sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử. Nguồn gốc của phổ dòng

Bài viết này cung cấp các khái niệm cơ bản cần thiết để hiểu làm thế nào các khí thải và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử. Ngoài ra còn có mô tả việc sử dụng các hiện tượng.

Điện thoại thông minh và vật lý

Người đàn ông được sinh ra sau năm 1990, cuộc sống của mình mà không có một loạt các thiết bị điện tử không thể cung cấp. Các điện thoại thông minh không chỉ thay thế điện thoại, nhưng cũng làm cho nó có thể theo dõi tỷ giá hối đoái, giao dịch, để gọi một chiếc taxi và thậm chí tương ứng với các phi hành gia trên tàu ISS, thông qua ứng dụng của họ. Tương ứng, và được cảm nhận của tất cả những trợ lý kỹ thuật số như một vấn đề của khóa học. Sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử mà làm và làm tốt thời giảm tất cả các loại thiết bị, vì vậy độc giả sẽ có vẻ là một chủ đề nhàm chán trong các bài học vật lý. Nhưng chi nhánh này của vật lý rất nhiều thú vị và hấp dẫn.

nền tảng lý thuyết cho việc mở phổ

Có một câu nói: "Sự tò mò trước sự sa ngã." Nhưng biểu hiện này thay vì thực tế là mối quan hệ sai là tốt hơn không can thiệp. Tuy nhiên, nếu thấy tò mò đối với thế giới, không có gì sai sẽ không xảy ra. Vào cuối thế kỷ XIX, người ta đã bắt đầu hiểu được bản chất của từ tính (mà cũng được ghi lại trong hệ phương trình Maxwell). Câu hỏi tiếp theo, mà sẽ cho phép các nhà khoa học, trở thành cấu trúc của vật chất. Nó là cần thiết để ngay lập tức làm rõ: đối với khoa học không phải là khí thải rất có giá trị và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử. Dòng quang phổ - là kết quả của hiện tượng này và làm cơ sở cho việc nghiên cứu cấu trúc của vật chất.

cấu trúc của nguyên tử

Các nhà khoa học ở Hy Lạp cổ đại cho rằng đá cẩm thạch được tạo thành từ nhiều mảnh tách "nguyên tử". Và trước khi kết thúc thế kỷ XIX, người ta nghĩ rằng nó là các hạt nhỏ nhất của vật chất. Nhưng kinh nghiệm của Rutherford về sự phát tán của các hạt nặng trên lá vàng đã chỉ ra rằng các nguyên tử cũng có cấu trúc bên trong. hạt nhân nặng là ở trung tâm và tích điện dương, các electron âm nhẹ xoay xung quanh mình.

Nghịch lý của các nguyên tử trong lý thuyết Maxwell

Những phát hiện này đã làm nảy sinh nhiều nghịch lý: theo phương trình Maxwell, bất kỳ hạt tích điện chuyển động phát ra một trường điện từ, do đó, mất năng lượng. Thế thì tại sao các electron không rơi vào hạt nhân, và tiếp tục xoay? Nó cũng không rõ tại sao mỗi nguyên tử hấp thụ hoặc phát ra photon chỉ một bước sóng nhất định. lý thuyết Bohr đã làm cho nó có thể để chữa các khiếm khuyết bằng cách nhập quỹ đạo. Theo nguyên lý của lý thuyết này, các electron xung quanh hạt nhân có thể chỉ bằng các quỹ đạo. Việc chuyển đổi giữa hai quốc gia láng giềng được đi kèm bằng cách phát thải hoặc hấp thụ một photon với một năng lượng nhất định. Sự phát xạ và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử là chính xác vì điều này.

bước sóng, tần số, năng lượng

Đối với một bức tranh hoàn chỉnh hơn, bạn cần phải nói một chút về photon. Đây là những hạt cơ bản mà không có khối lượng nghỉ. Họ chỉ tồn tại chừng nào di chuyển qua môi trường. Tuy nhiên, trọng lượng vẫn có: nổi bật bề mặt, họ truyền cho nó một xung mà có thể đã không thể thực hiện mà không có khối lượng. Chỉ cần rất nhiều của nó được chuyển đổi thành năng lượng, làm cho nội dung của mà họ đạt và chúng được hấp thu, một chút ấm áp hơn. lý thuyết Bohr không giải thích thực tế này. Các tính chất của photon và các tính năng của hành vi của nó được mô tả bởi vật lý lượng tử. Vì vậy, các photon - cả sóng và hạt với khối lượng. Photon, và giống như một làn sóng có các đặc điểm sau: chiều dài (λ), một tần số (ν), năng lượng (E). Càng dài bước sóng càng thấp tần số, và càng thấp năng lượng.

Quang phổ của một nguyên tử

Phổ nguyên tử được hình thành trong nhiều giai đoạn.

1. công tắc điện tử trong nguyên tử với quỹ đạo 2 (năng lượng cao hơn) trên quỹ đạo 1 (với năng lượng thấp ít hơn).
2. Một số lượng năng lượng được giải phóng, được hình thành như một lượng tử ánh sáng (hν).
3. photon này được giải phóng vào không gian xung quanh.

Do đó nó đạt được và nguyên tử phổ dòng. Tại sao nó được gọi theo cách đó, giải thích hình thức của mình khi các thiết bị đặc biệt "bắt" các photon đi của ánh sáng trên một thiết bị ghi hình số cố định của dòng. Để tách các photon của bước sóng khác nhau, được sử dụng bởi những con sóng hiện tượng nhiễu xạ với tần số khác nhau có chỉ số khúc xạ khác nhau, do đó, chệch hướng một nhiều hơn người kia.

Tính chất của các chất và quang phổ

Phổ dòng của chất này là duy nhất cho mỗi loại nguyên tử. Đó là, trong sự phát xạ của hydro sẽ cung cấp một tập hợp các đường nét, và vàng - khác. Thực tế này là cơ sở cho việc áp dụng quang phổ. Sau khi thu được bất cứ điều gì quang phổ, người ta có thể hiểu những gì là về thực chất trong nguyên tử của nó được sắp xếp tương đối với nhau. Phương pháp này cho phép bạn xác định và thuộc tính khác nhau của các thành phần, thường sử dụng hóa học và vật lý. Hấp thụ và phát xạ ánh sáng bởi các nguyên tử - một trong những công cụ phổ biến nhất cho việc nghiên cứu về thế giới xung quanh.

phổ phát xạ nhược điểm

Tính đến thời điểm này nói thêm về cách các nguyên tử phát ra. Nhưng thông thường, tất cả các electron đang ở quỹ đạo ở trạng thái cân bằng của nó, họ không có lý do gì để chuyển sang các tiểu bang khác. Các chất được một cái gì đó từ chối, trước hết nó phải hấp thụ năng lượng. Đây thiếu một phương pháp mà khai thác sự hấp thụ và phát thải của nguyên tử ánh sáng. Tóm lại nói rằng vấn đề đầu tiên để làm nóng hoặc ánh sáng, trước khi chúng tôi nhận được quang phổ. Vấn đề này sẽ không xảy ra, nếu một nhà khoa học nghiên cứu các ngôi sao, và vì vậy họ tỏa sáng thông qua các quy trình nội bộ của riêng mình. Nhưng nếu bạn muốn học một mảnh quặng hoặc sản phẩm thực phẩm, để có được quang phổ đó là thực sự cần thiết để đốt cháy. Phương pháp này không phải là luôn luôn như vậy.

phổ hấp thụ

Khí thải và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử như một phương pháp "làm việc" trong hai bên. Bạn có thể tỏa sáng một ánh sáng trên băng thông rộng chất (ví dụ, một trong đó có các photon của bước sóng khác nhau), và sau đó xem những gì sóng dài hấp thụ. Nhưng phương pháp này là phù hợp không phải lúc nào, hãy chắc chắn rằng các tài liệu là trong suốt đối với các phần mong muốn của quy mô điện từ.

phân tích và định lượng

Nó trở nên rõ ràng rằng quang phổ duy nhất cho mỗi chất. Người đọc có thể kết luận rằng phân tích này chỉ được sử dụng để xác định các vật liệu mà từ đó nó được thực hiện. Tuy nhiên, phạm vi có thể là rộng hơn nhiều. số nguyên tử trong hợp chất có thể được thiết lập bằng các kỹ thuật đặc biệt kiểm tra chiều rộng và sự công nhận và cường độ của các dòng kết quả. Hơn nữa, chỉ số này có thể được thể hiện bằng đơn vị khác nhau:

• Tỷ lệ (ví dụ, hợp kim này chứa 1% nhôm);
• trong nốt ruồi (hòa tan trong chất lỏng 3 mol này natri clorua);
• tính bằng gam (hiện diện trong mẫu là 0,2 g uranium và thorium 0,4 gram).

Đôi khi việc phân tích là hỗn hợp: cả định tính và định lượng. Nhưng trong khi các nhà vật lý học thuộc lòng vị trí của các dòng, và đánh giá bóng râm của mình với sự giúp đỡ của bảng đặc biệt, nhưng bây giờ nó tất cả làm cho chương trình.

Việc sử dụng phổ

Chúng tôi đã thảo luận chi tiết, những gì các khí thải và hấp thụ ánh sáng bởi các nguyên tử. phân tích quang phổ được sử dụng rất rộng rãi. Không có lĩnh vực hoạt động của con người, không có vấn đề mà chúng ta đang xem xét hiện tượng này đã được sử dụng. Dưới đây là một số trong số họ:

1. Vào lúc bắt đầu của bài viết này, chúng tôi nói chuyện về điện thoại thông minh. yếu tố silicon bán dẫn đã trở nên quá nhỏ, bao gồm cả thông qua các tinh thể nghiên cứu sử dụng phân tích quang phổ.
2. Nếu sự cố bất kỳ đó là sự độc đáo của vỏ electron của mỗi nguyên tử xác định những loại đạn bắn đầu tiên, tại sao chiếc xe bị phá vỡ khuôn khổ hoặc cẩu tháp, cũng như một số chất độc đầu độc người và bao nhiêu thời gian ông đã dành trên mặt nước.
3. Y học sử dụng phân tích quang phổ để lợi thế của họ thường xuyên nhất trong mối quan hệ với dịch cơ thể, nhưng nó sẽ xảy ra rằng phương pháp này được áp dụng cho các mô.
4. thiên hà xa xôi, những đám mây khí vũ trụ, các hành tinh ở phía trước của ngôi sao - tất cả điều này được nghiên cứu bởi ánh sáng và phân hủy của nó vào quang phổ. Các nhà khoa học biết được thành phần của các đối tượng này, tốc độ của họ, và các quá trình xảy ra trong chúng do thực tế rằng họ có thể nắm bắt và phân tích các photon chúng phát ra hay hấp thụ.

quy mô điện từ

Hầu hết tất cả, chúng tôi chú ý đến ánh sáng nhìn thấy. Nhưng trên quy mô điện từ phân khúc này là rất nhỏ. Thực tế là mắt người không sửa chữa rộng hơn nhiều bảy màu của cầu vồng. Có thể phát ra và không chỉ hấp thụ photon có thể nhìn thấy (λ = 380-780 nm), nhưng các photon khác. quy mô điện từ bao gồm:

1. sóng radio (λ = 100 km) truyền tải thông tin trên một khoảng cách dài. Do bước sóng rất lớn, năng lượng của họ là rất thấp. Họ rất dễ dàng hấp thụ.
2. Terahertz sóng (λ = 1-0,1 mm) cho đến khi thời gian gần đây, không có sẵn. Trước đây, phạm vi của họ bao gồm sóng radio, nhưng bây giờ phân khúc này của quy mô điện được phân bổ trong một lớp riêng biệt.
3. Hồng ngoại truyền nhiệt Bước sóng (λ = 0,74-2000 micromet). Lửa, ánh sáng, mặt trời phát ra cho họ trong sự phong phú.

ánh sáng nhìn thấy chúng tôi xem xét, vì vậy biết thêm chi tiết về nó sẽ không viết.

Tia cực tím bước sóng (λ = 10-400 nm) gây tử vong cho con người vượt quá, nhưng nhược điểm của họ là không thể đảo ngược. sao trung tâm của chúng tôi cung cấp cho rất nhiều tia cực tím, và bầu khí quyển của Trái đất vẫn giữ được hầu hết của nó.

X-quang và tia gamma (λ <10 nm) có một phạm vi phổ biến, nhưng khác nhau về nguồn gốc. Để có được họ, nó là cần thiết để giải tán các electron hay các nguyên tử để vận tốc rất cao. Phòng thí nghiệm của những người có khả năng của nó, nhưng trong bản chất của sức mạnh như vậy chỉ xảy ra sao bên trong, hoặc những va chạm của các đối tượng đồ sộ. Một ví dụ về quá trình thứ hai có thể phục vụ nổ siêu tân tinh như, sự hấp thu của ngôi sao bởi một lỗ đen, cuộc gặp gỡ của hai thiên hà và các thiên hà và các đám mây khổng lồ khí.

sóng điện từ của tất cả các phạm vi, cụ thể là khả năng của họ được phát ra và hấp thụ bởi các nguyên tử, được sử dụng trong hoạt động của con người. Không phụ thuộc vào thực tế rằng người đọc đã chọn (hoặc chỉ để đắc cử) là con đường của cuộc đời mình, ông chắc chắn phải đối mặt với kết quả của các nghiên cứu quang phổ. Người bán được hưởng một thiết bị đầu cuối thanh toán hiện đại bởi vì một khi các nhà khoa học nghiên cứu các tính chất của các chất và tạo ra một vi mạch. Nông nghiệp thụ các lĩnh vực và thu thập năng suất cao hiện nay là chỉ bởi vì một khi một nhà địa chất phát hiện tại một mảnh quặng phốt pho. Cô mặc quần áo sáng duy nhất với sự phát minh ra thuốc nhuộm hóa học dai dẳng.

Nhưng nếu người đọc mong muốn kết nối cuộc sống của mình với thế giới khoa học, bạn cần phải nghiên cứu nhiều hơn các khái niệm cơ bản của quá trình phát thải và hấp thụ các photon ánh sáng trong nguyên tử.